Формулы тангенса суммы и разности углов устанавливают соотношение между тангенсом общей суммы или разности аргументов и тангенсами отдельных аргументов — слагаемых.
При всех допустимых значениях аргументов справедливы формулы:
тангенса суммы аргументов:
tg(α+β)=tgα+tgβ1−tgα⋅tgβ
; (1)
тангенса разности аргументов:
tg(α−β)=tgα−tgβ1+tgα⋅tgβ
. (2)
Оговорка о допустимых значениях аргументов означает, что все тангенсы имеют смысл, т. е. выполняются условия:
, для формулы (1),
α−β≠π2+πm,m∈ℤ
, для формулы (2).
Эти формулы очень важны и широко применяются не только в математике, но и в физике — особенно в радиотехнике.
Вывод формул естественным образом получается из определения функции тангенса и использования уже известных формул синуса и косинуса суммы и разности аргументов.
Докажем формулу тангенса суммы аргументов. Имеем:
.
Разделим каждое из слагаемых числителя и знаменателя на
cosα⋅cosβ
,
учитывая, что значение дроби от этого не изменится и что
cosα⋅cosβ≠0
из принятых выше условий
для допустимых значений аргументов, т. е.
α≠π2+πk,β≠π2+πnk,n∈ℤ
. Тогда:
tg(α+β)=sin(α+β)cos(α+β)=sinα⋅cosβ+cosα⋅sinβcosα⋅cosβ−sinα⋅sinβ=sinα⋅cosβcosα⋅cosβ+cosα⋅sinβcosα⋅cosβcosα⋅cosβcosα⋅cosβ−sinα⋅sinβcosα⋅cosβ=tgα+tgβ1−tgα⋅tgβ
— что и требовалось доказать.
Аналогично доказывается формула тангенса разности аргументов:
tg(α−β)=sin(α−β)cos(α−β)=sinα⋅cosβ−cosα⋅sinβcosα⋅cosβ+sinα⋅sinβ=sinα⋅cosβcosα⋅cosβ−cosα⋅sinβcosα⋅cosβcosα⋅cosβcosα⋅cosβ+sinα⋅sinβcosα⋅cosβ=tgα−tgβ1+tgα⋅tgβ.
Содержание:
Известные значения синуса, косинуса, тангенса углов можно использовать для вычисления значений синуса, косинуса, тангенса других углов.
Угол
Выведем формулу 


Выразим площадь треугольника 
Треугольник 




Приравняем правые части равенств (1) и (2):
Разделим обе части равенства на 
Если углы 
Например, если 

Применим к ним выведенную для острых углов формулу синуса суммы:
Воспользуемся формулами приведения в левой части равенства (3) и получим:
Применим формулы приведения к правой части равенства (3):
Таким образом,

Остальные случаи принадлежности углов различным четвертям рассматриваются аналогично предыдущему.
Синус суммы
Воспользуемся полученной формулой
Выведем формулу синуса разности двух углов.
Для этого 

Получили формулу синуса разности двух углов:
Синус разности
Вычислим, например,
Для вывода формулы косинуса суммы двух углов воспользуемся формулами приведения и получим:
Тогда по формуле синуса разности двух углов имеем:
Получили формулу косинуса суммы двух углов:
Косинус суммы
Применим полученную формулу и вычислим, например,
Представив разность 

Косинус разности

Пример №1
Вычислите:

Решение:
Применим полученные формулы «справа налево»: 


Таким образом, получили формулу тангенса суммы двух углов:
Воспользуемся формулой тангенса суммы и вычислим, например,
Тангенс суммы




Тангенс разности

Пример №2
Вычислите:

Решение:
Применим формулы тангенса суммы и тангенса разности «справа налево»:
Полученные формулы синуса суммы, синуса разности, косинуса суммы, косинуса разности, тангенса суммы, тангенса разности двух углов называют формулами сложения.
Примеры заданий и их решения
Пример №3
С помощью формул сложения преобразуйте выражение:
Решение:
а) По формуле синуса разности получим:
б) Применим формулу тангенса суммы:
Пример №4
Найдите значение выражения:
Решение:
а) По формуле синуса суммы получим:
б) По формулам приведения получим, что 
Тогда 
в) По формулам приведения
Тогда
По формуле тангенса разности:
Пример №5
Вычислите:
Решение:
б) По формулам приведения:
По формуле тангенса разности получим:
Таким образом,
- Заказать решение задач по высшей математике
Пример №6
Упростите выражение:
Решение:
а) Воспользуемся нечетностью синуса и формулой косинуса разности:
б) Применим формулу косинуса разности и получим:
Пример №7
Решите уравнение
Решение:
Запишем уравнение в виде 
Ответ:
Пример №8
Вычислите 
Решение:
Применим формулу косинуса разности:
Из основного тригонометрического тождества выразим 








Пример №9
Докажите тождество
Решение:
Воспользуемся формулами сложения и получим:
Пример №10
Найдите значение выражения:
Решение:

Пример №11
Найдите множество значений функции
Решение:
Применим формулу синуса разности и запишем функцию в виде
Так как 
- Формулы двойного аргумента
- Формулы преобразования суммы и разности синусов (косинусов) в произведение
- Корень n-й степени из числа и его свойства
- Свойства и график функции y=ⁿ√x (n>1, n∈N)
- Арксинус, арккосинус, арктангенс и арккотангенс числа
- Тригонометрические уравнения
- Тригонометрические неравенства
- Формулы приведения
Тангенс суммы и разности двух углов
Формулы для выражения синуса и косинуса суммы (разности) двух углов через синусы и косинусы этих углов позволяют получить соответствующие формулы для тангенса и котангенса.
Действительно,
Предположим, что cos α и cos β отличны от нуля (это равносильно тому, что tg α и tg β определены). Тогда, разделив числитель и знаменатель последней дроби на cos α • cos β, получим.
Итак, если тангенсы углов α , β и α + β определены, то
Тангенс суммы двух углов равен сумме тангенсов этих углов, деленной на единицу минус произведение тангенсов этих углов.
Пример.
Заменяя в формуле (1) β на (—β ) и учитывая, что функция у = tg х является нечетной, получаем:
Тангенс разности двух углов равен разности тангенсов этих углов, деленной на единицу плюс произведение тангенсов этих углов.
Пример 1.
Пример 2.
Пусть прямая у = k1x образует с осью абсцисс угол α , а прямая у = k2x — угол β
Тогда угол φ между этими прямыми будет равен φ = β — α .
Предположим, что рассматриваемые прямые не перпендикулярны друг другу. Тогда тангенс угла φ существует и равен
Ho tg α = k1 tg β = k2. Следовательно,
Так, угол между прямыми у = x/2 (k1 = 1/2) и у =3x ( k2= 3) определяется из условия
Поэтому φ = π/4 .
Формулы для котангенса суммы и разности двух углов можно получить аналогично. Однако на практике эти формулы используются очень редко, и поэтому приводить их мы не будем.
Упражнения
1. Найти tg 105°, представив 105° в виде суммы 60° + 45°.
2. Вычислить:
3. Найти tg (α + β) и tg (α — β), если sin α =0,6; cos β = —12/13
π/2 < α < π ; π < β < 3π/2
4. Найти tg (α + β) и tg (α — β), если sin α = —4/5; cos β = 5/13 причем оба угла (α и β) оканчиваются в одной и той же четверти.
5.Вычислить :
а). tg (arctg 2 + arctg 3).
б). tg (arсsin 1/3 + arccos 2/3 ).
6.Найти угол между, данными прямыми :
а). у = х и у = 2/3 х + 6.
б). 3х — 2у = 6 и 2х + 3у — 7 = 0.
7. Доказать, что прямые у = k1х+ b1 и у = k2x + b2 перпендикулярны тогда и только тогда, когда k1k2 = — 1.
п.1. Тангенс и котангенс суммы
Для вывода формул тангенса и котангенса суммы используем формулы синуса и косинуса суммы, полученные в §13 данного справочника.
begin{gather*} tg(alpha+beta)=frac{sin(alpha+beta)}{cos(alpha+beta)}=frac{sinalpha cosbeta+cosalpha sinbeta}{cosalpha cosbeta-sinalpha sinbeta}=frac{frac{sinalpha cosbeta+cosalpha sinbeta}{cosalpha cosbeta}}{frac{cosalpha cosbeta-sinalpha sinbeta}{cosalpha cosbeta}}=\ =frac{tgalpha+tgbeta}{1-tgalphacdot tgbeta}\ \ ctg(alpha+beta)=frac{cos(alpha+beta)}{sin(alpha+beta)}=frac{cosalpha cosbeta-sinalpha sinbeta}{sinalpha cosbeta+cosalpha sinbeta}= frac{frac{cosalpha cosbeta-sinalpha sinbeta}{sinalpha sinbeta}}{frac{sinalpha cosbeta+cosalpha sinbeta}{sinalpha sinbeta}}=\ =frac{ctgalphacdot ctgbeta-1}{ctgalpha+ ctgbeta} end{gather*}
п.2. Тангенс и котангенс разности
Для вывода формулы тангенса и котангенса разности используем формулы синуса и косинуса разности, полученные в §13 данного справочника. begin{gather*} tg(alpha-beta)=frac{sin(alpha-beta)}{cos(alpha-beta)}=frac{sinalpha cosbeta-cosalpha sinbeta}{cosalpha cosbeta+sinalpha sinbeta}=frac{frac{sinalpha cosbeta-cosalpha sinbeta}{cosalpha cosbeta}}{frac{cosalpha cosbeta+sinalpha sinbeta}{cosalpha cosbeta}}=\ =frac{tgalpha-tgbeta}{1+tgalphacdot tgbeta}\ \ ctg(alpha-beta)=frac{cos(alpha-beta)}{sin(alpha-beta)}=frac{cosalpha cosbeta+sinalpha sinbeta}{sinalpha cosbeta-cosalpha sinbeta}= frac{frac{cosalpha cosbeta+sinalpha sinbeta}{sinalpha sinbeta}}{frac{sinalpha cosbeta-cosalpha sinbeta}{sinalpha sinbeta}}=\ =frac{ctgalphacdot ctgbeta+1}{ctgbeta-ctgalpha}=-frac{ctgalphacdot ctgbeta+1}{ctgalpha-ctgbeta} end{gather*}
begin{gather*} tg(alpha+beta) =frac{tgalpha+tgbeta}{1-tgalphacdot tgbeta}, ctg(alpha+beta) =frac{ctgalphacdot ctgbeta-1}{ctgalpha+ ctgbeta}\ \ tg(alpha-beta) =frac{tgalpha-tgbeta}{1+tgalphacdot tgbeta}, ctg(alpha-beta)=-frac{ctgalphacdot ctgbeta+1}{ctgalpha-ctgbeta} end{gather*}
п.3. Примеры
Пример 1. Вычислите:
a) begin{gather*} frac{tgfrac{pi}{18}+tgfrac{5pi}{18}}{1-tgfrac{pi}{18}cdot tgfrac{5pi}{18}}=tgleft(frac{pi}{18}+frac{5pi}{18}right)=tgfracpi3=sqrt{3} end{gather*}
б) begin{gather*} frac{tg^2 52,5^{circ}cdot tg^2 7,5^{circ}-1}{tg^2 52,5^{circ}-tg^2 7,5^{circ}}=frac{(tg 52,5^{circ}cdot tg 7,5^{circ}-1)(tg 52,5^{circ}cdot 7,5^{circ} +1)}{(tg 52,5^{circ} -tg7,5^{circ})(tg52,5^{circ}+tg7,5^{circ})}=\ =frac{tg52,5^{circ}cdot 7,5^{circ}-1}{tg 52,5^{circ}+tg 7,5^{circ}}cdotfrac{tg52,5^{circ}cdot tg7,5^{circ}+1}{tg52,5^{circ}-tg7,5^{circ}}=-frac{1}{tg(52,5^{circ}+7,5^{circ})}cdotfrac{1}{tg(52,5^{circ}-7,5^{circ})}=\ =-frac{1}{tg60^{circ}}cdotfrac{1}{tg 45^{circ}}=-ctg60^{circ}cdot 1=-frac{1}{sqrt{3}} end{gather*}
в) begin{gather*} tgleft(fracpi4-alpharight)-frac{ctgalpha-1}{ctgalpha+1}=frac{tgfracpi4-tgalpha}{1+tgfracpi4cdot tgalpha}-frac{(ctgalpha-1)cdot tgalpha}{(ctgalpha+1)cdot tgalpha}=\ =frac{1-tgalpha}{1+tgalpha}-frac{1-tgalpha}{1+tgalpha}=0 end{gather*}
г) begin{gather*} frac{sin(alpha-beta)}{sin(alpha+beta)}-frac{tgalpha-tgbeta}{tgalpha+tgbeta}=frac{sinalpha cosbeta-cosalpha sinbeta}{sinalpha cosbeta+cosalpha sinbeta}-frac{tgalpha-tgbeta}{tgalpha+tgbeta}=\ =frac{frac{sinalpha cosbeta-cosalpha sinbeta}{cosalpha cosbeta}}{frac{sinalpha cosbeta+cosalpha sinbeta}{cosalpha cosbeta}}-frac{tgalpha-tgbeta}{tgalpha+tgbeta}=frac{tgalpha-tgbeta}{tgalpha+tgbeta}-frac{tgalpha-tgbeta}{tgalpha+tgbeta}=0 end{gather*}
Пример 2.Упростите выражение:
a) begin{gather*} ctg(beta-alpha)(tgalpha-tgbeta)+tgalpha tgbeta+cos^2gamma=frac{tgalpha-tgbeta}{tg(beta-alpha)}+tgalpha tgbeta+cos^2gamma=\ =frac{(tgalpha-tgbeta)(1+tgalpha tgbeta)}{(tgbeta-tgalpha)}+tgalpha tgbeta+cos^2gamma=\ =-(1+tgalpha tgbeta)+tgalpha tgbeta+cos^2gamma=-1+cos^2gamma=-sin^2gamma end{gather*} Ответ: (-sin^2gamma)
б) begin{gather*} cos(alpha+beta)(1+tgalpha tgbeta)+(tgalpha tgbeta-1)cos(alpha-beta)=\ =(cosalpha cosbeta-sinalpha sinbeta)(1+tgalpha tgbeta)+(cosalpha cosbeta+sinalpha sinbeta)(tgalpha tgbeta-1)=\ =(cosalpha cosbeta-sinalpha sinbeta-cosalpha cosbeta-sinalpha sinbeta)+\ +tgalpha tgbeta(cosalpha cosbeta-sinalpha sinbeta+cosalpha cosbeta+sinalpha sinbeta)=\ =-2sinalpha sinbeta+2tgalpha tgbeta cosalpha cosbeta=-2sinalpha sinbeta+2sinalpha sinbeta=0 end{gather*} Ответ: 0
в) $$ tg^2beta-frac{sin^2(alpha+beta)+sin^2(beta-alpha)}{2cos^2alpha cos^2beta}=tg^2beta-frac{sin^2(alpha+beta)+sin^2(alpha-beta)}{2cos^2alpha cos^2beta} $$ Найдём: begin{gather*} sin^2(alpha+beta)+sin^2(alpha-beta)=(sinalpha cosbeta+cosalpha sinbeta)^2+(sinalpha cosbeta-cosalpha sinbeta)^2=\ =(sinalpha cosbeta)^2+2sinalpha cosbeta cosalpha sinbeta+(cosalpha sinbeta)^2+\ +(sinalpha cosbeta)^2-2sinalpha cosbeta cosalpha sinbeta+(cosalpha sinbeta)^2=\ 2((sinalpha cosbeta)^2+(cosalpha sinbeta)^2) end{gather*} Подставляем: begin{gather*} tg^2beta-frac{2((sinalpha cosbeta)^2+(cosalpha sinbeta)^2)}{2cos^2alpha cos^2beta}=tg^2beta-left(frac{sinalpha}{cosalpha}right)^2-left(frac{sinbeta}{cosbeta}right)=\ =tg^2beta-tg^2alpha-tg^2beta=-tg^2alpha end{gather*} Ответ: (-tg^2alpha)
г*) (tgalpha tgbeta+tgbeta tggamma+tggamma tgalpha), если (alpha+beta+gamma=fracpi2)
По условию (gamma=fracpi2-(alpha+beta)). Подставляем: begin{gather*} tgalpha tgbeta+tgbeta tgleft(fracpi2-(alpha+beta)right)+tgleft(fracpi2-(alpha+beta)right)tgalpha=\ =tgalpha tgbeta+ctg(alpha+beta)cdot (tgalpha+tgbeta)=tgalpha tgbeta+frac{tgalpha+tgbeta}{tg(alpha+beta)}=\ =tgalpha tgbeta+frac{(tgalpha+tgbeta)(1-tgalpha tgbeta)}{tgalpha+tgbeta}=tgalpha tgbeta+1-tgalpha tgbeta=1 end{gather*} Ответ: 1
Пример 3.Докажите, что (alpha+beta=fracpi4), если (tgalpha=frac25, tgbeta=frac37, 0ltalphaltfracpi2, 0ltbetaltfracpi2)
Найдем тангенс суммы: begin{gather*} tg(alpha+beta)=frac{tgalpha+tgbeta}{1-tgalphacdot tgbeta}=frac{frac25+frac37}{1-frac25cdotfrac37}=frac{frac{14+15}{35}}{frac{35-6}{35}}=frac{29}{29}=1\ alpha+beta=fracpi4+pi k end{gather*} По условию: begin{gather*} begin{cases} 0ltalphaltfracpi2\ 0ltbetaltfracpi2 end{cases} Rightarrow 0ltalpha+betaltpi\ 0ltfracpi4+pi klt piRightarrow k = 0 end{gather*} Значит: (alpha+beta=fracpi4)
Что и требовалось доказать.
Основные тригонометрические формулы
Содержание
Связи между тригонометрическими функциями одного угла |
Тригонометрические функции суммы и разности двух углов |
Тригонометрические функции двойного угла |
Формулы понижения степени для квадратов тригонометрических функций |
Формулы понижения степени для кубов синуса и косинуса |
Выражение тангенса угла через синус и косинус двойного угла |
Преобразование суммы тригонометрических функций в произведение |
Преобразование произведения тригонометрических функций в сумму |
Выражение тригонометрических функций через тангенс половинного угла |
Тригонометрические функции тройного угла |
Связи между тригонометрическими функциями одного угла
Тригонометрические функции суммы и разности двух углов
Тригонометрические функции двойного угла
| Формула | Название формулы |
| sin 2α = 2 sin α cos α | Синус двойного угла |
|
cos 2α = cos 2α – sin2α cos 2α = 2cos 2α – 1 cos 2α = 1 – 2sin 2α |
Косинус двойного угла |
![]() |
Тангенс двойного угла |
| Синус двойного угла |
| sin 2α = 2 sin α cos α |
| Косинус двойного угла |
|
cos 2α = cos 2α – sin2α cos 2α = 2cos 2α – 1 cos 2α = 1 – 2sin 2α |
| Тангенс двойного угла |
![]() |
Формулы понижения степени для квадратов тригонометрических функций
| Формула | Название формулы |
|
Выражение квадрата синуса через косинус двойного угла |
|
|
Выражение квадрата косинуса через косинус двойного угла |
|
![]() |
Выражение квадрата тангенса через косинус двойного угла |
Формулы понижения степени для кубов синуса и косинуса
| Формула | Название формулы |
|
Выражение куба синуса через синус угла и синус тройного угла |
|
|
Выражение куба косинуса через косинус угла и косинус тройного угла |
|
Выражение куба синуса через синус угла и синус тройного угла |
|
Выражение куба косинуса через косинус угла и косинус тройного угла |
Выражение тангенса через синус и косинус двойного угла
Преобразование суммы тригонометрических функций в произведение
| Сумма синусов |
|
|
| Разность синусов |
|
|
| Сумма косинусов |
|
|
| Разность косинусов |
|
|
| Сумма тангенсов |
![]() |
| Разность тангенсов |
![]() |
Преобразование произведения тригонометрических функций в сумму
| Произведение синусов |
|
|
| Произведение косинусов |
|
|
| Произведение синуса и косинуса |
|
|
Выражение тригонометрических функций через тангенс половинного угла
| Формула | Название формулы |
![]() |
Выражение синуса угла через тангенс половинного угла |
![]() |
Выражение косинуса угла через тангенс половинного угла |
![]() |
Выражение тангенса угла через тангенс половинного угла |
Тригонометрические функции тройного угла
| Формула | Название формулы |
| sin 3α = 3sin α – 4sin3α | Синус тройного угла |
| cos 3α = 4cos3α –3cos α | Косинус тройного угла |
![]() |
Тангенс тройного угла |
| Синус тройного угла |
| sin 3α = 3sin α – 4sin3α |
| Косинус тройного угла |
| cos 3α = 4cos3α –3cos α |
| Тангенс тройного угла |
![]() |















































































Связи между тригонометрическими функциями одного угла















